本发明涉及一种纳米二氧化钛吸附剂的制备及其应用。属于环境保护领域水处理吸附技术方向。吸附剂的制备主要利用硫酸钛低温水解加热法制备纳米二氧化钛，所得到的二氧化钛属于锐钛矿相，平均直径低于20nm；并进一步通过在反应溶液中添加Fe³⁺，Fe²⁺，Al³⁺，Ce³⁺，Mn²⁺ 等金属离子改性剂来提高纳米二氧化钛对水体中有害阴离子氟、砷的吸附率。所制备的吸附剂对工业冶炼废水和一般水体中有害的无机阴离子氟离子、砷酸根能有效吸附去除。